JP6116499B2

JP6116499B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP6116499B2
Application number: JP2014037771A
Authority: JP
Inventors: 晴彦山崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP2015162401A

Description

この発明は、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される３極以上の回路遮断器に関するものである。

前記の回路遮断器は、例えば負荷電流、線間電圧、電力、電力量および力率等の電気量を計測し、表示および通信等により外部出力するものが知られており、例えば３極品の回路遮断器では、線間電圧を測定するために１−２相間および２−３相間に変圧器が設置される。
また、各相電流を測定するために１相、２相および３相の各々に変流器が設置される。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３０２６０３号公報（図１及びその説明）

前記回路遮断器が設置される電路は、例えば３極品の場合、三相３線式、単相３線式および単相２線式等がある。
前記において、単相２線式では、１相−２相間に負荷を接続する場合は２相−３相間を短絡、または２相−３相間に負荷を接続する場合は１相−２相間を電線５で短絡して使用する必要がある。（図４参照）。
これは、回路遮断器に内蔵された変圧器を介して、負荷を接続しない相に電圧が生じるので、その電圧による感電防止、および不要な計測値発生を防止するためである。

一方、前記短絡に使用する電線は、電流が流れないため、許容電流の小さな電線が使用される場合がある。
前記において、例えば１相−２相間に負荷を接続、２相−３相間を短絡する使用方法において、誤って１相−３相間に負荷を接続した場合、許容電流の小さい２相−３相間短絡用の電線に負荷電流が流れ、電線が焼損するという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続される相のうちの一相と前記接続がされない相とを相間短絡する電線を保護することを目的とするものである。

この発明に係る回路遮断器は、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される３極以上の回路遮断器であって、各相の電流を計測する計測回路を有し前記接続がされない相の電流を前記計測回路が計測するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断するものである。

この発明は、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される３極以上の回路遮断器で
あって、各相の電流を計測する計測回路を有し前記接続がされない相の電流を前記計測回路が計測するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断するので、相間短絡用の前記電線を保護することができる。

本発明の実施の形態１における回路遮断器の構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における動作をフローチャートで説明する図である。本発明の実施の形態１、実施の形態２における３極の回路遮断器を単相２線で使用する場合の結線例を示す平面図である。本発明の実施の形態２における回路遮断器の構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態２における動作をフローチャートで説明する図である。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜３図により説明する。図１は回路遮断器の構成の一例を示すブロック図、図２は動作を説明するためのフローチャート、図３は３極の回路遮断器を単相２線で使用する場合の結線例を示す平面図である。
図１において、回路遮断器１００は、交流電路１を開閉する開閉接点２と、交流電路１の１相に挿入された変流器３ａ、２相に挿入された変流器３ｂおよび３相に挿入された変流器３ｃを有する変流器３と、交流電路１の１−２相間に挿入された変圧器４ａおよび２−３相間に挿入された変圧器４ｂを有する変圧器４と、変流器３の検出信号に基づいて過電流を検出する過電流引きはずし回路７と、この過電流引きはずし回路７の出力信号により付勢される引きはずしコイル８ａおよびこの引きはずしコイル８ａ（電磁装置）の付勢時に開閉接点２を開離駆動する引き外し機構８ｂを有する引きはずし装置８と、変流器３および変圧器４の検出信号に基づいて各種電気量を演算する電流/電圧計測回路等の計測回路９と、この計測回路９からの計測値を、表示や通信データに変換して外部に出力する外部入出力回路１０と、計測回路９に相線式の設定、および相線式が単相２線の場合、１−２相間、２−３相間のいずれを使用するかを設定する設定スイッチ１１と、を備えている。
回路遮断器１００の２相−３相間に負荷を接続する場合は、図３に例示のように、電源側の１相−２相間を電線５で短絡して使用する。

以下、過電流引きはずし回路７の動作について説明する。交流電路１に電流が流れるとその電流に比例した出力が変流器３に発生する。過電流引きはずし回路７は内部で変流器３の出力に応じた電圧に信号を変換し、その信号より実効値もしくはピーク値を算出する。算出された実効値もしくはピーク値が所定のしきい値を超え、また所定の時間継続した場合、引きはずし装置８に出力する。この出力により引きはずし８ａに励磁電流が流れ、引き外し機構８ｂが動作することにより、開閉接点２が開路する。

なお、過電流引きはずし回路７の所定のしきい値および所定の時間は、接続する負荷への配線を保護できる特性を有している。

次に本実施の形態１の計測回路９の動作について説明する。開閉接点２が閉になると交流電路１に印加されている線間電圧に比例した出力が変圧器４に発生する。また交流電路１に電流が流れると、その電流に比例した出力が変流器３に発生する。計測回路９は内部で変圧器４および変流器３の出力に応じた電圧に信号を変換し、その信号より各種の電気量、例えば負荷電流、線間電圧、電力、電力量、力率および周波数等を算出する。外部入出力回路１０は計測回路９の算出値を変換し例えばＬＣＤ表示や汎用通信に出力する。
計測回路９には、設定スイッチ１１により、相線式の設定と、相線式が単相２線の場合、１−２相間、２−３相間のいずれを使用するかを設定する。なお、設定スイッチ１１を設けない場合には、外部入出力回路１０を介して、例えば表示器の操作や通信により、設定する機能を有してもよい。

次に計測時の処理を図２にもとづき説明する。まず、相線式の設定値が単相２線かを判定し、単相２線以外であれば処理を終了する（ステップ３１）、次に単相２線であれば１−２相、２−３相のどちらを使用する設定になっているかを判定する（ステップ３２）。次に１−２相使用であれば３相電流Ｉ_３が０Ａ以上流れているかを判定し（ステップ３３）、０Ａ以上であれば１−３相に負荷が誤配線されていると判断し、過電流引きはずし回路７に引きはずし装置８の作動要求を出力する（ステップ３５）。２−３相使用であれば１相電流Ｉ_１が０Ａ以上流れているかを判定し（ステップ３４）、０Ａ以上であれば１−３相に負荷が誤配線されていると判断し、過電流引きはずし回路７に引きはずし装置８の作動要求をする（ステップ３５）。

本実施の形態１によれば、負荷を誤配線し電流が流れた場合、過電流引きはずし回路７を介して引きはずし装置８が駆動され、開閉接点２が開路するため、相間短絡用の電線５の保護が可能となる。

また、前記実施の形態では、引きはずし装置８が駆動され、開閉接点２が開路するが、外部入出力回路１０を介して、例えば表示器や通信により警報を出力することも可能である。さらに、開閉接点２が開路させるか、警報を出力させるかを設定により選択することも可能である。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２における回路遮断器の構成の一例を示すブロック図、図５は本発明の実施の形態２における回路遮断器の動作を説明するためのフローチャートである。
本実施の形態における回路遮断器１０１は、図４に示すように、実施の形態１では設けていた設定スイッチ１１を廃止し、相線式および使用する相間の設定を不要としたものである。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

計測時の処理を図５にもとづき説明する。まず、１−２相間電圧Ｖ_１−２の値と２−３相間電圧Ｖ_２−３の値より、１−２相間電圧Ｖ_１−２が所定の電圧値以上、例えばＡＣ１００Ｖ以上を判定するために８０Ｖ、かつ２−３相間電圧Ｖ_２−３が０Ｖであるか（ステップ４１）、もしくは２−３相間電圧Ｖ_２−３が所定の電圧値以上、かつ１−２相間電圧Ｖ_１−２が０Ｖであるか（ステップ４２）を判定する。いずれの条件も満たさない場合は、相線式が単相２線以外、もしくは例えば上位の開閉器が開路しており、１−２相間、２−３相間の両方に電圧が印加されていない、と判定し処理を終了する。次に１−２相間電圧Ｖ_１−２が所定の電圧値以上、かつ２−３相間電圧Ｖ_２−３が０Ｖである場合は、１−２相間使用とし、３相電流が０Ａ以上流れているかを判定し（ステップ４３）、０Ａ以上であれば１−３相に負荷が誤配線されていると判断し、過電流引きはずし回路７に引きはずし装置８の作動要求を出力する（ステップ４５）。２−３相間電圧Ｖ_２−３が所定の電圧値以上、かつ１−２相間電圧Ｖ_１−２が０Ｖである場合は、２−３相使用とし、１相電流が０Ａ以上流れているかを判定し（ステップ４４）、０Ａ以上であれば１−３相に負荷が誤配線されていると判断し、過電流引きはずし回路７に引きはずし装置８の作動要求をする（ステップ４５）。

本実施の形態２によれば、相線式および使用する相間の設定をせずとも、単相２線で負荷を誤配線し電流が流れた場合、過電流引きはずし回路７を介して引きはずし装置８が駆動され、開閉接点２が開路するため、相間短絡用の電線５の保護が可能となる。

また、前記実施の形態１と同様に、例えば、表示器や外部出力回路１０を用いて通信により警報を出力することも可能である。さらに、開閉接点２が開路させるか、警報を出力させるかを設定により選択することも可能である。

前記、本実施の形態１、実施の形態２は３極品の遮断器について記載したが、４極品においても、同様に構成できることは明確である。

また、本実施の形態では、過電流引きはずし部は電子回路による検出であるが、機械式、例えば熱動電磁形においても、誤配線検出時に計測回路９もしくは、外部入出力回路１０から引きはずし装置８を駆動するための電磁装置を設置することにより適用できることは明確である。

前述のように、本発明の実施の形態の概念的特徴は以下の通りである。
特徴１：３極以上の回路遮断器であって、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される回路遮断器であって、各相の電流を計測する計測回路を有し前記接続がされない相の電流を前記計測回路が計測するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断する回路遮断器である。
特徴２：特徴１の回路遮断器において、前記接続がされない相の電流を前記計測回路が計測すると、前記負荷が誤接続であることを報知する報知出力を前記計測回路が出す回路遮断器である。
特徴３：３極以上の回路遮断器であって、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される回路遮断器であって、各相の電流を計測する計測回路を有し、適用する相線および使用される相間が前記計測回路に設定され、前記設定された前記適用する相線および前記使用される相間に基づいて、前記接続がされない相の電流の有無を前記計測回路が判定し、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判定するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断する回路遮断器である。
特徴４：特徴３の回路遮断器において、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判別すると、前記負荷が誤接続であることを報知する報知出力を前記計測回路が出す回路遮断器である。
特徴５：３相以上の交流の各相の電路に設けられた遮断接点、前記電路の各相を１次巻線とする各相の変流器、それぞれ前記電路の異なる相間を１次側とする複数の変圧器、および前記各相の変流器の各出力および前記複数の変圧器の各出力が入力される計測回路を備え、前記３相以上の前記交流の相数より少ない相数の前記電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される回路遮断器であって、前記変圧器の各々の出力に基づいて前記接続がされない相を前記計測回路が判別するとともに、前記接続がされない相の電流の有無を前記計測回路が判定し、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判定するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断する回路遮断器である。
特徴６：特徴５の回路遮断器において、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判別すると、前記負荷が誤接続であることを報知する報知出力を前記計測回路が出す回路遮断器である。
特徴７：交流電路に設置された遮断接点と、前記交流電路を１次巻線とする変流器と、前記交流電路の相間を１次側とする変圧器と、変流器の二次出力から前記交流電路の過電流の有無を判定し所定の条件となった場合に信号を出力する過電流引きはずし回路と、この過電流引きはずし回路の出力信号に基づき前記遮断接点を引き外すように設けられた電磁装置と、前記変流器の２次出力および前記変圧器の２次出力から、必要な各種の電気量を算出する電流/電圧計測回路と、この電流/電圧計測回路での計測値を表示部や通信部に出力しかつ前記電流/電圧計測回路に設定値等を出力する外部入出力回路と、適用する電路を設定する機能および電路が単相２線の場合は１−２相間もしくは２−３相間のいずれを使用するか設定する機能を備え、未使用の相に電流が流れたことを検知し、遮断器をトリップすることにより、相間短絡用の電線を保護する回路遮断器である。
特徴８：特徴７の回路遮断器において、１−２相間電圧、２−３相間電圧の計測値から、適用されている電路が単相２線であるか否かを判別し、判別の結果が単相２線であるときは、１−２相間もしくは２−３相間のいずれが使用されているかを判別する機能を備え、未使用の相に電流が流れたことを検知し、遮断器をトリップすることにより、相間短絡用の電線を保護する回路遮断器である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。

１交流電路、２開閉接点、
３変流器、４変圧器、
５電線、７過電流引きはずし回路、
８引きはずし装置、８ａ引きはずしコイル（電磁装置）、
９計測回路、１０外部入出力回路、
１１設定スイッチ、１００回路遮断器。

Claims

極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される３極以上の回路遮断器であって、各相の電流を計測する計測回路を有し前記接続がされない相の電流を前記計測回路が計測するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断することを特徴とする回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、前記接続がされない相の電流を前記計測回路が計測すると、前記負荷が誤接続であることを報知する報知出力を前記計測回路が出すことを特徴とする回路遮断器。
３極以上の回路遮断器であって、極数より少ない相数の電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される回路遮断器であって、各相の電流を計測する計測回路を有し、適用する相線および使用される相間が前記計測回路に設定され、前記設定された前記適用する相線および前記使用される相間に基づいて、前記接続がされない相の電流の有無を前記計測回路が判定し、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判定するとトリップ動作して前記電線に流れる負荷電流を遮断することを特徴とする回路遮断器。
請求項３に記載の回路遮断器において、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判別すると、前記負荷が誤接続であることを報知する報知出力を前記計測回路が出すことを特徴とする回路遮断器。
３相以上の交流の各相の電路に設けられた開閉接点、前記電路の各相を１次巻線とする各相の変流器、それぞれ前記電路の異なる相間を１次側とする複数の変圧器、および前記各相の変流器の各出力および前記複数の変圧器の各出力が入力される計測回路を備え、前記３相以上の前記交流の相数より少ない相数の前記電路に電源および負荷が接続され、前記接続がされる相のうちの一相と前記接続がされない相とが電線で短絡される回路遮断器であって、前記変圧器の各々の出力に基づいて前記接続がされない相を前記計測回路が判別するとともに、前記接続がされない相の電流の有無を前記計測回路が判定し、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判定するとトリップ動作して前記開閉接点を開き前記電線に流れる負荷電流を遮断することを特徴とする回路遮断器。
請求項５に記載の回路遮断器において、前記接続がされない相の電流があると前記計測回路が判別すると、前記負荷が誤接続であることを報知する報知出力を前記計測回路が出すことを特徴とする回路遮断器。